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1、湖南铁路科技职业技术学院毕业设计方案 专 业： 班 级： 学生姓名： 所属院系： 指导教师： 湖南铁路科技职业技术学院教务处监制目 录摘要1第一章 高压断路器的简介21.1 高压断路器的简介21.2 高压断路器的组成31.3 高压断路器的分类31.3.1油断路器41.3.2 真空断路器41.3.3 磁吹断路器51.3.4 空气断路器51.3.5 六氟化硫断路器61.3.6 固体产气断路器61.4 高压断路器的基本参数7第二章 高压断路器常见故障分析82.1 绝缘故障82.2 拒动故障82.3 误动故障82.4 开断与关合故障92.5 载流故障92.6 外力和其他故障9第三章 35kV真空断路器
2、检修方案103.1 作业步骤103.2 检修前的准备工作103.2.1 查阅资料103.2.2 施工现场要求103.2.3 人员组织及分工113.3安全措施133.4 真空断路器的检修143.4.1操作机构检修143.5闭锁机构检修153.6一次隔离触头的检修153.7 二次插接件及辅助开关的检修163.8 小车及接地装置的检修173.9 验收173.10 填写检修记录173.11检修工作结束17总 结19谢 辞20参考文献21摘要 高压断路器在高压电路中起控制作用，是高压电路中的重要电器元件之一。断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路，特殊情况下可靠
3、地接通短路电流。本文介绍了35kv真空断路器的检修过程，牵引变电所的真空断路器故障处理是牵引变电检修与值班工作的重中之重。真空断路器的故障发生频率高、影响大、处理难。本文详细讲述了真空断路器相关故障的处理，为今后快速处理此类故障提供帮助。关键词：牵引变电所；高压断路器；故障处理第一章 高压断路器的简介高压断路器在高压电路中起控制作用，是高压电路中的重要电器元件之一。断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路，特殊情况（如自动重合到故障线路上时)下可靠地接通短路电流。高压断路器是在正常或故障情况下接通或断开高压电路的专用电器。1.1 高压断路器的简介高压断路
4、器是用来控制电路闭合或切断的装置。同时可以在电力系统发生故障时，通过继电保护装置切断电路，对电力系统进行完善保护。若高压断路器发生了故障，则有可能导致电力部门失去对部分电力系统的控制与保护能力，轻则引起停电事故，重则会导致整个电力系统的瘫痪。因此，高压断路器在电力系统中起着至关重要的作用。1、分闸弹簧；2、合闸线圈；3、复位弹簧；4、静铁心；5、拉杆；6、导套7、合闸动铁心；8、抬杠；9、支架；10、拉簧；11、掣子；12、滚子；13、拉簧；14、轴销；15、掣子；16、滚子；17、主轴；18、合闸手柄；19、分闸按钮；20、分闸摇臂；21、分闸电磁铁；22、主轴拐臂；23、底座；24、绝缘子
5、；25、绝缘支架；26、触头弹簧；27、软连接；28、真空灭弧室；29、橡胶垫；30、上压板；31、下压板；32、上导电夹；33、橡胶垫；34、导套；35、下导电夹；36、联结头；37、锁紧螺帽；38、调节螺钉；39、压簧；40、带孔销； 图1.1断路器结构图 1、基架；2、螺栓；3、螺栓；4、上铝支架；5、真空灭弧室；6、绝缘杆；7、下铝支架；8、导电夹； 9、软连接；10、导杆；11、拐臂；12、活接螺栓；13、绝缘子；14、绝缘子；15、压簧；16、缓冲器；17、转轴；18、轴承座；19、拉簧；20、导向板；图1.2断路器外型图1.2 高压断路器的组成高压断路器内部结构较为复杂，但主要有
6、开断元件、传动元件、绝缘支撑元件、基座、操动机构这五类部件组成：(1)开断元件：开断、关合电路和安全隔离电源；包括导电回路、动静触头和灭弧装置。(2)传动元件：将操作命令和操作动能传递给动触头。包括连杆、拐臂、齿轮、液压或气压管道。(3)基座：用来支撑和固定开关。(4)绝缘支撑元件：支撑开关的器身，承受开断元件的操动力和各种外力，保证开断元件的对地绝缘；包括瓷柱、瓷套管和绝缘管。(5)操动机构：用来提供能量，操动开关分、合闸。有电磁、液压、弹簧、气动等。1.3 高压断路器的分类高压断路器大致分为油断路器、真空断路器、空气断路器、磁吹断路器、固体产气断路器、sf6断路器六大类型，以下对这六种类型
7、的断路器作简要介绍：1.3.1油断路器油断路器，分多油和少油两种类型，以变压器油作为介质灭弧。图1.3多油断路器图1.4少油断路器1.3.2 真空断路器真空断路器主要利用真空的高绝缘性能来灭弧，触头密封在高真空的灭弧室内。主要是由导电部分、真空灭弧室、绝缘部分、传动部分、框架和操动机构等组成。真空灭弧室是由动、静触头和屏蔽罩、动静导电杆、波纹管以及外壳等部分组成。灭弧室是一个整体，不能拆开，损坏时只有整体更换新的。图1.5真空断路器1.3.3 磁吹断路器磁吹断路器，断路时，利用本身流过的大电流产生的电磁力将电弧迅速拉长而吸人磁性灭弧室内冷却熄灭。图1.6磁吹断路器1.3.4 空气断路器空气断路
8、器，利用高速流动的压缩空气来灭弧。图1.7空气断路器1.3.5 六氟化硫断路器六氟化硫断路器采用惰性气体sf6来灭弧，并利用其绝缘性能来增强触头间的绝缘。图1.8六氟化硫断路器1.3.6 固体产气断路器固体产气断路器，利用固体产气物质在电弧高温作用下分解出来的气体来灭弧。图1.9固体产气断路器1.4 高压断路器的基本参数表1.1高压断路器基本参数表工作电源AC220V 10%频率50Hz 5%环境温度-10C40C相对湿度85%绝缘电阻2M介电强度电源进线对机壳能承受1.5KV1分钟的耐压测试时间测试范围1499.9ms分辩率0.01ms精度0.1ms速度测试范围15m/s分辩率0.01m/s
9、精度1%读数+2个字行程测试范围不限分辩率0.01mm精度1%读数+2个字第二章 高压断路器常见故障分析2.1 绝缘故障高压断路器发生故障最为频繁的为绝缘故障，因闪络、过电压击穿、爆炸等绝缘问题造成的故障较多，其中更以内、外绝缘及瓷套闪络故障为主。1、 内绝缘故障。内绝缘故障即是断路器在运行当中因内部出现异物而导致断路器本体发生放电现象。2、 外绝缘和瓷套闪络故障。主要原因是瓷套的外型尺寸和外绝缘泄露比距不符合标准要求以及瓷套的质量有缺陷。由于断路器与开关柜不匹配、柜内隔板吸潮、绝缘距离不够、爬电比距不足、无加强绝缘措施等原因导致高压开关柜发生绝缘故障的次数也较多，主要有电流互感器闪络、柜内放
10、电和相间闪络等。此外开关柜内元件有质量缺陷也将导致相间短路故障。2.2 拒动故障高压断路器正常情况下可以通过分合来对电流进行控制，一旦发生拒动故障则不会正常的进行分合动作，从而导致发生越级跳闸，使故障的范围扩大，通常情况下由于机械或是电气等原因会导致此故障的发生。1、 机械原因。机械故障主要由生产制造、安装调试、检修等环节引发。因操动机构及其传动系统机械故障而引发断路器拒动占拒动故障65%以上，具体故障有机构卡涩，部件变形、位移、损坏、轴销松断，脱扣失灵等。2、 电气原因。由电气控制和辅助回路故障而引发。具体故障有分合闸线圈烧损、辅助开关故障、合闸接触器故障、二次接线故障、分闸回路电阻烧毁、操
11、作电源故障，保险丝烧断等。其中分合闸线圈烧损一般因机械故障而引起线圈长时间带电所致；辅助开关及合闸接触器故障虽表现为二次故障，实际多为接点转换不灵或不切换等机械原因引起；二次接线故障基本是由于二次线接触不良、断线及端子松动引起。2.3 误动故障1、二次回路。二次回路故障主要由因接线端子排受潮绝缘降低，合闸回路和分闸回路接线端子间发生放电而产生的二次回路短路引发。此外还有二次电缆破损、二次元件质量差、断路器误动、继电保护装置误动等原因。2、液压机构。断路器出厂时因阀体紧固不够、装配不合格、清洁度差而造成密封圈损坏，从而促发液压油泄露或机械机构泄压，最终导致断路器强跳或闭锁。3、弹簧操动机构。检修
12、断路器时，因调整操动机构分（合）闸挚子使弹簧的预压缩量不当，导致弹簧机构无法保持而引起断路器自分或自合。2.4 开断与关合故障少油和真空断路器出现开断与关合故障较多，主要集中于7.212kV电压范围内。少油断路器发生故障主要是因为喷油短路烧损灭弧室，导致断路器开断能力不足，在关合时发生爆炸；真空断路器发生故障主要是因为真空灭弧室真空度下降，导致真空断路器开断关合能力下降，引起开断或关合失败；SF6断路器发生故障主要是由于SF6气体泄漏或者微水含量超标引起灭弧能力下降。2.5 载流故障载流故障主要是由于触头接触不良过热或者引线过热而造成。触头接触不良是由于装配过程没有使动、静触头完全对准或对准偏
13、差过大，操作过程中灭弧室喷口与静弧触头碰撞导致喷口断裂造成开关事故。7.2-12kV电压等级开关柜发生载流故障主要是由于开关柜中触头烧融或隔离插头接触不良过热导致燃弧而引发。2.6 外力和其他故障外力和其他故障主要为泄露故障和部件损坏，主要包括：气动部分漏气、液压部分漏油、断路器本体漏油等，约占此类故障的55%以上。1、 泄露故障。主要由气动部分漏气和液压部分漏油引发（内漏也引发打压频繁）。泄露一般由阀系统密封不严、密封圈（垫）老化损坏、压力表接口部分泄露、压力泵接头质量差和清洁度差而引起，此外安全阀动作值错误、环温升高致安全阀误动以及安全阀动作后不复位都会引发泄压。2、 部件损坏。易损坏的部
14、件主要有传动机构部件、密封部件、阀体及拉杆等。断路器在运行过程中由于部件质量差或是安装、检修中技术水平限制等原因会导致断路器的部件发生损坏的情况，对于这些损坏的部件如果不能及时发现，则会使损坏部件损坏程度加剧，从而导致断路器无法正常的动作及运行。第三章 35kV真空断路器检修方案3.1 作业步骤 1 按电业安全工作规程要求，办理工作票手续，明确工作任务及工作范围； 2 高压试验时应通知其他班组，对被试品围设试验用临时遮拦，并设专人监护。 3 断路器绝缘试验：绝缘电阻；交流耐压；辅助回路和控制回路交流耐压；导电回路电阻；分合闸线圈的绝缘电阻及直流电阻；真空灭弧室真空度的测量等项目。 4 断路器的
15、机械特性试验：分、合闸时间；分、合闸速度；同期性；触头开距及弹跳；分、合闸最低动作电压等项目。 5 开关柜其他设备试验：如隔离开关、CT、避雷器、带电显示装置、开关柜五防连锁功能及开关柜整体耐压试验等根据电气设备预防性试验规程的有关要求进行。6 高压试验有关项目不合格时，及时通知有关人员，进行分析、处理。 7 检验收尾：对被试品进行充分放电后，拆除试验接线、试验遮栏，清扫现场；通知其他班组高压试验完成3.2 检修前的准备工作 3.2.1 查阅资料1查阅开关（柜）的运行档案，了解运行状况、运行中所发现的缺陷和异常（事故）情况、开断短路电流的次数等情况； 2 针对设备的缺陷和异常情况，进行分析，制
16、订处理方案。3 查阅开关柜附属设备、装置的运行情况； 4 查阅上次检修总结报告和技术档案； 5 查阅试验记录（包括断路器机械特性试验和开关柜内其他设备试验记录），了解设备状况； 6 查阅设备制造厂资料，必要时联系制造厂专业技术人员现场检修； 7 进行检修前的试验，确定附加检修项目。 3.2.2 施工现场要求 1 施工现场检修、试验设备实行定置管理，作到摆放合理有序； 2 室内检修工作需作好防潮、防尘和消防措施，室外检修工作还应做好防雨措施；同时应注意与带电设备保持安全距离，准备足够的施工电源与照明。 3.2.3 人员组织及分工 检修开工前，应组织足够的人力，其中包括指导检修的制造厂人员和协助检
17、修的协作单位人员。同时对参加工作人员应合理分工，明确职责与权限。表3.1 人员组织及分工表检修物资的准备包括检修消耗材料、设备备件、易损件、专用工器具等。检修前的技术培训工作学习产品安装使用说明书和本作业指导书等相关技术资料。根据检修工作量制定合理的人员劳动定额。检修试验工器具准备。根据检修工作的性质（安装、维护、检查、消缺、故障处理等）准备良好的工器具及试验设备。3.2.4 检修所需工器具及耗材表3.2检修所需工器具及耗材表序号名称规格型号单位数量备注1水平尺500mm个12游标卡尺0-300mm把13力矩扳手100N.M把1灭弧室的安装紧固4螺丝刀6300mm把25圆锉把16手钳8寸把17
18、尖嘴钳把18活口扳手8寸把112寸把215寸把19梅花扳手8-10把112-14把217-19把410毛刷2寸把1除尘11电吹风个1除尘12万用表块1数字与指针各一13摇表2500V块1绝缘电阻测试14动作电压测试箱件1分、合闸最低动作电压测试15断路器机械特性测试仪套1分、合闸时间、同期、速度测试16交流耐压试验装置套1交流耐压试验17动作电压测试箱件1分合闸最低电压动作测试18断路器机械特性测试仪100A台1导电回路电阻测试19电源线及电源板个1带漏电保安器表3.3所需消耗材料的准备。室外真空断路器的检修还应进行起重设备的准备根据起吊重量及检修现场情况确定起重机吨位起重机应配相关操纵起重设
19、备人员，相关人员应具有相应的作业资格现场照明准备根据现场条件，除固定照明外可准备移动式防爆照明登高器具准备4米梯子12架、安全带若干付消防器材准备干式灭火器、二氧化碳灭火器等灭火器材备用器材准备电火焊设备3.3安全措施1 工作中严格执行安规两票，工作负责人工作前应向工作班成员详细说明现场安措；2 参加工作的全体人员在开工前，必须认真学习电业安全规程，牢固树立安全第一的思想，确保安全施工； 3 进入工作现场的工作人员必须穿工作服、绝缘鞋，戴安全帽，工作现场周围应设围栏，非工作人员不得入内。进行试验时应作好安全措施。4 高压试验时，加强监护，作好安全措施。 5 如有单项工作必须至少两人一组，并确认
20、工作位置。6 工作结束后应及时写出检修及试验报告。 7 本着“安全第一，质量为先”的原则，加强管理，严把质量关，在工作卡中明确每项工作的责任人，并严格考核。3.4 真空断路器的检修3.4.1操作机构检修1、手动操作开关进行分合闸，检查各传动部分，应灵活可靠，无卡涩。2、开关手动慢合慢分过程中，检查跳闸弹簧各匝之间应均匀，无断裂等缺陷，其特性应满足开关速度要求。3、检查开关主轴、拐臂，各部连杆的相互连接情况良好，轴销完整齐全，螺丝紧固，发现轴销磨损过多，或连杆弯曲变形时应更换备品。4、检查传动绝缘子表面光洁、完整、无碰伤、放电痕迹，与导电杆的连接牢固、可靠。5、检查跳、合闸铁芯无卡涩、阻滞现象，
21、铁芯拉杆无变形、弯曲。6、开关手动合闸，合闸终了时，检查合闸掣子（15）与合闸滚子（16）间应有1 mm2 mm间隙7、检查自由脱扣，按住分闸接钮，然后用手动合闸，断路器应不合闸，若不满足要求时可调节分闸动铁芯拉杆的长度。8、检修完毕后将各转动、传动部位的轴销加注润滑油。9、手动操作，无异常后，进行电动操作试验。10、以100额定电压分合闸操作3次应正常。11、以85额定电压合闸，65额定电压分闸，各操作3次，动作应正常。12、以30额定电压进行分闸操作，开关不得分闸。图3.1操作机构检修图3.5闭锁机构检修1、开关处于机械闭锁位置时，应合不上闸。2、当开关在试验或工作位置处于合闸状态下，拉动
22、开关时，手拉机械闭锁，开关应可靠跳闸，在柜外已经合闸的开关要推入柜内时机械闭锁应阻止开关入柜，只有当机械闭锁解除，开关处于分闸位置时，才能推入柜内，否则应调整闭锁位置。3、开关推入柜内时，滚轮应将一次隔离触头挡板自动开启，开关拉出时，挡板应自动落下，挡住带电静触头。4、小车开关在工作或试验位置时，压下机械闭锁手柄，应使闭锁轴两侧的滚轮可靠进入规定的槽沟内，使开关可靠定位，机械闭锁手柄应依靠轴内的弹簧压力自动复位。5、检查机械闭锁装置上的连杆斜面凸块，无严重磨损变形，弹簧弹性良好，有异常时应进行处理。图3.2闭锁机构检修图3.6一次隔离触头的检修1、清洗检查触指，应无过热、烧熔、变色等异常，有烧
23、伤、过热现象时，可用锉刀及砂布处理，并涂一层凡士林油。2、检查瓷套管应无裂纹及放电痕迹，与法兰胶合应牢固.法兰与车体的固定螺丝无松动。3、检查三相触头的水平高度应一致，相间距离为250 mm1 mm，触指在水平方向的自由行程应为3 mm5 mm，触头与穿心导电杆联结螺丝应坚固。4、开关在工作位置时。指形动触头插入深度不小于15 mm，每个触指的压力应为70 N100 N，不合格者可调整弹簧的压紧螺丝。5、开关在试验位置时，动触头与静触头应保持125 mm的气隙。图3.3一次隔离触头检修图3.7 二次插接件及辅助开关的检修1、检查二次插件动、静触头、损坏现象，发现异常应查明原因更换备品。2、检查
24、辅助开关及接线端子排，接线紧固，辅助触点及连杆应动作灵活、正确，接点接触良好。3、检查合闸接触器，动作应灵活可靠、无卡涩。触头烧伤时，应用锉刀锉平，并用砂布打光，合闸时应接触良好，所有弹簧应弹性良好、无锈蚀，各部接线良好。图3.4辅助开关检修图3.8 小车及接地装置的检修1、车体各部焊接应良好、无变形、开焊等异常。2、车轮应动作灵活、无损坏。3、观察孔玻璃完整、洁净。4、检查清理接地装置的滑动触头和开关柜上的导轨，并在滑动触头上涂以凡士林油，滑动触头的弹力应良好。压力在50 N80 N，接触良好。图3.5车体图3.9 验收 工作完成后，检修人员做好现场清洁处理工作，在工作负责人喧布工作完毕后，
25、工作人员必须全部撤离。检修工作完毕后，检修负责人应向值班负责人说明这次开关检修内容和调试情况，并做检修工作验收，确定开关检修后处于良好状态。验收工作由检修班长主持，班技术员、工作负责人及运行人员参加。检修负责人提供开关检修技术记录资料，检修中发现和处理的缺陷及遗留的问题等。3.10 填写检修记录 检修的真空断路器应完全符合有关测试的技术参数值 3.11检修工作结束 检修工作结束后工作负责人和值班负责人分别在设备缺陷通知单和检修记录本及缺陷记录本上填写检修项目、签名，分别在已结束“工作票”上签名。总 结通过本次论文，我理解了牵引变电所高压断路器的构成、型号、参数、结构、布置方式，对高压断路器有一
26、个完整的概念；熟悉了牵引变电所高压断路器的操作机构，它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力；初步了解了牵引变电所高压断路器的主要故障及其检修处理，为今后在工作岗位打下良好基础，不仅要培养正确的劳动观念，同时要正确熟练的运用所学有关高压断路器的知识，争取消灭断路器操作机构引起的故障。在变电站工作，安全是最重要的一件事，所以我们牢记“安全第一、预防为主”的方针，加强基础专业知识的学习，提高安全意识。学习了这些知识，让我收益颇多，这些都是无形资产，将伴随我一生。谢 辞本次的毕
27、业设计能够顺利完成离不开老师的尽责辅导和同学们的热心帮助。在老师的悉心辅导下，成功的完成了本次设计。在设计过程中的构思步骤，还有一些施工的要求还有原件的安装设计，老师都给出了建设性的意见。 在我设计遇到困难无法进行时，给予帮助和引导。老师的严谨治学态度、渊博的知识、尽责无私的奉献精神使我深受启迪。我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的辅导老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。大学三年来，老师们在学习上、生活上给与了我无微不至的关怀和照顾，是他们让我逐步成长起来的，没有他们的帮助就不会有现在今天知性的我，自信的我。没有他们也就不会有我今天的成绩，在这里我表示由衷的感谢。
28、老师，您辛苦了！参考文献1崔猛.高压断路器常见故障的原因分析J.河北电力技术，2007. 2邱生、张焰、蒋伟毅.西门子3AQ型断路器N2泄漏故障的定位及处理J.高压电器，2011. 3周宣.高压断路器液压操动机构常见故障分析J.电器应用，2011.4黄建,胡晓光,巩玉楠,杨帆.高压断路器机械故障诊断专家系统设计J电机与控制学报. 2011(10). 5李娟.高压断路器在线监测信号的小波处理方法J北京机械工业学院学报. 2007(01). 6苗红霞.高压断路器故障诊断M. 电子工业出版社 2011. 7徐国政等编著.高压断路器原理和应用M. 清华大学出版社 2000. 8王小华，荣命哲，吴翊，刘
29、定新.高压断路器故障诊断专家系统中快速诊断及新知识获取方法M.中国电机工程学报, 2007, 27(3):95-99.9刘全志，师明义，秦红三，李喜桂，胡文斌.高压断路器在线状态检测与诊断技术M高电压技术, 2001, 27(5):29-31.10唐炬，孙才新.高压断路器机械特性的在线监测M.高电压技术, 1997(1):40-42.11崔学东，王刚，高俊营.高压断路器故障检修及状态监测研究M.工程技术:全文版, 2016(57):00112-00113.12葛葆华.高压断路器状态监测与故障诊断M.燕山大学, 2010.13卢洪军，刘葱柏，邢亮，李东有.高压断路器状态检测与故障诊断方法探析M.电子制作, 2016(17):89-89.14钱薇.高压断路器状态监测与故障诊断方法探析林小明M.科技传播, 2013(20).15苏毅兵.高压断路器在线状态监测与故障诊断M.电气时代, 2006(9):140-140.20